| Descubra a importância da CTC do solo! |

A CTC do solo é a capacidade de troca cátions dos solos e está relacionada com a quantidade de nutrientes que aquele solo consegue reter e fornecer para as plantas. Entenda o que é essa propriedade, como ela é determinada e como o manejo agrícola a influencia.

Se perguntarmos a um agricultor se ele prefere plantar em um solo arenoso ou argiloso e qual deles resultará em maior produtividade, provavelmente a resposta será unânime: solo argiloso. Mas por quê?

A diferença chave reside na capacidade de troca cátions (CTC) desses solos. Solos argilosos e ricos em matéria orgânica tendem a apresentar uma CTC mais elevada devido à maior quantidade de cargas negativas em suas partículas (ou coloides). Essas cargas negativas têm um papel vital na retenção e na liberação de nutrientes essenciais para as plantas.

Neste artigo, vamos abordar o conceito de CTC do solo, discutindo como ela é determinada nas análises químicas de fertilidade do solo. E mais ainda, vamos falar como o manejo agrícola pode melhorar a CTC do solo e consequentemente aumentar os rendimentos produtivos de sua lavoura!

Acompanhe e boa leitura!

O que é a CTC do solo?

A Capacidade de Troca de Cátions (CTC) do solo é a medida da habilidade do solo de reter e trocar íons positivos, chamados cátions, com a solução do solo. 

É uma propriedade importante que influencia a capacidade do solo de armazenar nutrientes essenciais para as plantas, como cálcio, magnésio e potássio, e disponibilizá-los para as raízes, conforme necessário. Lembrando que a CTC também retém cátions que são considerados tóxicos (como hidrogênio e alumínio), como discutiremos adiante.

E como o solo consegue reter esses cátions? Isso ocorre, pois, as partículas de solo, também chamados de coloides, principalmente argila e matéria orgânica, mas também óxidos de ferro e alumínio, possuem cargas negativas na sua superfície.

Essas cargas negativas dos coloides do solo atraem de forma reversível as cargas positivas dos cátions (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, H⁺, Al³⁺).

A CTC do solo, representa, portanto, a quantidade máxima de cargas negativas que os coloides do solo possuem, ou a capacidade máxima em que os cátions podem ser retidos pelos coloides do solo.

Tipos de CTC do solo

Uma parte da CTC do solo é dependente de pH (CTC efetiva), enquanto outra parte é considerada permanente (CTC permanente) e depende dos minerais de argila que fazem parte de sua constituição (Figura 1).

A CTC total a pH 7,0 é a soma da CTC efetiva + CTC permanente

CTC permanente

A CTC permanente é aquela que não sofre variação com o pH do solo. Ela é o resultado da substituição de elementos na estrutura das partículas de solo (substituição isomórfica).

Este tipo de CTC é mais importante em solos de regiões temperadas, cujos materiais de origem provêm de minerais de argila do tipo 2:1 (montmorilonita, vermiculita, etc) que possuem grande quantidade de cargas permanentes.

Nos solos tropicais, contudo, há predominância de caulinita e óxidos e ferro e alumínio, que possem baixa carga permanente negativa (Tabela 1). Assim, nas nossas condições de clima tropical e solos altamente intemperizados, as substâncias húmicas (constituintes da matéria orgânica do solo) apresentam, geralmente, a maior participação no valor da CTC total do horizonte superficial do solo.

Tabela 1. Capacidade de troca catiônica (CTC) de alguns coloides (argilominerais e substâncias húmicas) do solo

Coloide	CTC (cmolc dm-3)
Montmorilonita (2:1)	50-100
Ilita (2:1)	10-50
Vermiculita (2:1)	100-150
Caulinita (1:1)	5-15
Óxidos de Fe e Al	2-5
Substâncias húmicas	150-500

CTC efetiva

Quando o solo tem um certo pH, algumas das cargas dependentes do pH ficam bloqueadas por íons de hidrogênio. Assim, a CTC efetiva do solo é então determinada pela soma das cargas permanentes e das cargas dependentes do pH que não estão bloqueadas pelos íons de hidrogênio. Quando o pH do solo aumenta, mais íons de hidrogênio são neutralizados, o que leva a um aumento na CTC efetiva do solo.

A determinação da CTC efetiva (t) é obtida pela soma das bases trocáveis com a acidez trocável (Al³⁺):

CTC efetiva (t) = SB + Al³⁺

Como determinar a CTC do solo?

Diferentes métodos podem ser utilizados para determinar a CTC, resultando inclusive em resultados diferentes para um mesmo solo.

A CTC total do solo pode ser determinada pelo método direto, chamado de método da troca compulsiva, ou pelo método indireto, que é o utilizado nas análises de rotina de fertilidade do solo como o resultado da soma de bases trocáveis (Ca, Mg, K e Na) mais a acidez potencial (H+Al) do solo.

No método indireto, faz-se a extração de cátions trocáveis do solo com resina catiônica (ou outro método dependo da metodologia utilizada pelo laboratório), determinando-se os nutrientes por absorção atômica (Ca e Mg) e fotômetro de chama (K). Adicionalmente faz-se a quantificação da acidez potencial (H+Al) por meio de acetato de cálcio ou tampão SMP.

Posteriormente, a CTC é estimada pela soma das bases trocáveis (SB = Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e Na⁺) com a acidez potencial (H+Al) do solo.

CTC total a pH 7,0 = SB + (H+Al)

Nas análises químicas de rotina, a CTC total é representada pela letra T, ou simplesmente como CTC e expressa no estado de São Paulo em mmol_c dm^-3 (milimols de carga por decímetro cúbico de solo) do material seco. Em outros estados a CTC pode ser expressa como o número centimoles de carga positiva (cmol_c) que pode ser adsorvido por unidade de massa.

Um solo que apresenta CTC de 12 cmol/kg, indica, por exemplo, que 1 kg de solo pode conter 12 cmol_c de íons H⁺ (ou 120 mmol_c de íons H⁺) e pode trocar esse número de cargas de íons H⁺ pelo mesmo número de cargas de qualquer outro cátion.

Mas a CTC é um atributo que nunca deve ser olhado isolado. Outros atributos como pH do solo e saturação por bases são extremamente importantes de serem olhados em conjunto para definir as melhores estratégias de manejo para aquele solo, como veremos em detalhes em um exemplo a seguir.

Qual é a CTC ideal do solo?

Não existe uma CTC do solo ideal. Em geral, quanto maior a CTC do solo, melhor será a capacidade desse solo em reter e fornecer nutrientes as plantas.

Dentro das condições de cada solo, o ideal é que a CTC a pH 7,0 esteja mais próxima possível da Soma de Bases (SB) do solo. Ou seja, o ideal é que a menor quantidade possível de cagas negativas dos coloides do solo esteja ocupada por cátions tóxicos, como H⁺ e Al³⁺. Nessas condições, pode-se dizer que esse solo é bom para a nutrição das plantas.

Por outro lado, se grande parte da CTC está ocupada por cátions como H⁺ e Al³⁺ este será um solo pobre, pois possui baixa capacidade de fornecer os nutrientes de interesse das plantas.

Como o pH influencia na CTC do solo?

A relação entre o pH e CTC do solo influencia diretamente o manejo agrícola. Vejamos um exemplo prático para entender como isso ocorre:

Imagine que a Figura 2 representa 3 diferentes solos. O solo 1  e o solo 2 apresentam uma CTC de 200 mmol_c dm^-3. Contudo o solo 1 não foi corrigido e apresenta pH = 4,5 e saturação por bases de 30%, enquanto o solo 2 foi corrigido e apresenta pH = 6,5 e uma saturação por bases de 70%.

E consideremos ainda um solo 3 que possui CTC de 100 mmol_c dm^-3, e que também foi corrigido, apresentando um pH = 6,5 e a saturação por bases de 70%.

A partir do gráfico fica visível que embora o solo 1 tenha uma CTC muito maior que o solo 3, a quantidade de bases de interesse (Ca²⁺, Mg²⁺ e K⁺) disponível para as plantas é maior no solo 3, que foi corrigido via calagem, do que no solo 1 que não foi corrigido. 

Isso ocorre porque a calagem neutraliza cátions como H⁺ e Al³⁺ que deixam de ocupar a CTC do solo, abrindo espaço para maior quantidade de cátions ficarem retidos nos coloides do solo.

A partir de um pH 5,5, o teor de alumínio cai para praticamente zero.

No solo 1, que apresenta alta CTC mas não foi corrigido, a maior parte das cargas negativas do solo está ocupada por H⁺ e Al³⁺.

Isso também pode ser observado na ilustração da Figura 3.

Como a CTC influencia na disponibilidade de nutrientes?

No vídeo abaixo o Professor Antonio Fancelli explica como a CTC influencia na disponibilidade de nutrientes de forma fácil e didática. Confira:

E como o manejo agrícola influencia a CTC do solo ou vice-versa?

O manejo agrícola desempenha um papel fundamental na redução da disponibilidade desses cátions indesejáveis na CTC do solo, como H⁺ e Al³⁺, permitindo que o solo tenha “mais espaço” para reter os nutrientes essenciais necessários ao desenvolvimento das plantas.

Em solos com alta proporção de argila e uma carga superficial variável, a intensidade do intemperismo é elevada. Isso implica que a fertilidade do solo diminui à medida que o pH se reduz, o que pode ser ocasionado, por exemplo, pela aplicação de fertilizantes nitrogenados acidificantes, pela absorção de nutrientes pelas culturas ou pelo processo de decomposição da matéria orgânica do solo.

Para contornar esse problema é essencial realizar periodicamente análises químicas da fertilidade do solo e correção com calagem e/ou gessagem, conforme a necessidade do solo. Solos com menor CTC necessitam de doses menores de calcário, contudo com maior periodicidade comparado com solos de maior CTC.

A perda de nutrientes por lixiviação, como nitrato e potássio, é mais comum em solos com baixa CTC. Por outro lado, solos com alta CTC têm uma menor propensão a essa perda. Isso significa que o parcelamento da adubação é uma estratégia que deve ser adotada em solos com baixa CTC visando para minimizar essas perdas.

Para garantir a nutrição adequada das plantas, é fundamental que o solo mantenha níveis adequados de cátions, como cálcio e potássio. Solos com baixa CTC têm maior probabilidade de apresentar deficiências em nutrientes essenciais, enquanto solos com alta CTC são menos suscetíveis a tais deficiências.

A adição de matéria orgânica pode aumentar a CTC do solo, mas esse processo é gradual e pode demandar muitos anos para mostrar resultados significativos. Deve-se ter cautela com a aplicação excessiva de fertilizantes em solos com baixa CTC, pois isso pode resultar em perda de nutrientes por lixiviação, principalmente se o pH do solo estiver muito ácido, indicando que boa parte das cargas negativas do solo já estão ocupadas por Al³⁺ e H⁺.

Em contrapartida, em solos com alta CTC, embora a lixiviação de nutrientes seja menos provável, a aplicação excessiva de fertilizantes pode elevar o conteúdo de sal no solo, prejudicando as raízes das plantas. Portanto, é essencial considerar a CTC do solo ao planejar estratégias de manejo agrícola, a fim de otimizar a disponibilidade de nutrientes e preservar a saúde do solo e das plantas.

Conclusões

Com base em todos os conceitos apresentados fica evidente que a CTC do solo desempenha um papel crucial no manejo agrícola e na produtividade das culturas.

Ao compreendermos a dinâmica da CTC e sua influência na retenção e disponibilidade de nutrientes para as plantas, podemos direcionar estratégias eficazes para otimizar a fertilidade do solo e garantir o desenvolvimento saudável das culturas.

A análise cuidadosa da CTC do solo, juntamente com outros atributos, como pH, saturação por bases, teor de nutrientes do solo e os demais atributos da análise de solo, permite uma abordagem holística no planejamento do manejo agrícola.

Correções adequadas do solo, com práticas domo calagem e gessagem e práticas que favoreçam a matéria orgânica, podem contribuir significativamente para melhorar a CTC do solo ao longo do tempo, promovendo um ambiente propício para o crescimento das plantas.

Além disso, a consideração da CTC do solo na decisão de parcelamento da adubação e definição de doses a ser utilizada é essencial para evitar perdas por lixiviação ou acúmulo de sais no solo, preservando tanto a saúde do solo quanto a produtividade das culturas.

Portanto, ao planejar as estratégias de manejo agrícola, é fundamental levar em conta a CTC do solo como um indicador chave para a disponibilidade de nutrientes, visando não apenas o aumento da produtividade, mas também a sustentabilidade e a saúde a longo prazo do sistema agrícola.

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Referências

HUNTLEY, B.J. Soil, water and nutrients. In: Ecology of Angola. Cham: Springer. 2023. DOI: 10.1007/978-3-031-18923-4_6.

KÖLLN, O.T.; SILVA, S.R.; PALUDETTO, A. O solo: a base para a produção vegetal. In: KÖLLN, O. T. (Org.). Sistemas para produção agropecuária sustentável no norte pioneiro do Paraná. Cornélio Procópio, PR: UENP, 2023. pp. 15-60.

LABSERVE ANALYTICAL SERVICES MYCRO. The Concept of Cation Exchange Capacity. Disponível em: https://labserve.net/the-concept-of-cation-exchange-capacity/. Acesso: 17 abr 2024.

Sobre a autora: